DE1561743B

DE1561743B - Sheet, especially filter sheet

Info

Publication number: DE1561743B
Authority: DE
Inventors: William Theodore Windsor Locks Conn Heyse (V St A )
Original assignee: The Dexter Corp Windsor Locks, Conn (V St A )

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Blatt, insbesondere dern haben Acrylkunstharze wegen ihrer Wasser- undThe invention relates to a sheet, in particular which have acrylic resins because of their water and

Filterblatt, im wesentlichen aus organischen, unge- Dampfbeständigkeit die größte Verwendung gefunden,Filter sheet, mainly made of organic, un- vapor resistance found the greatest use,

ordnet dreidimensional verfilzten Fasern und einem Es bleibt aber zu bemerken, daß solche Papiere dazuarranges three-dimensionally felted fibers and one. It remains to be noted, however, that such papers are added to this

die Fasern überziehenden organischen Bindemittel in neigen, ihre vorteilhaften Eigenschaften zu verlieren,the organic binders covering the fibers tend to lose their beneficial properties,

einer Menge von weniger als 20 Gewichtsprozent des 5 wenn sie während einer kurzen Zeit Temperaturenan amount less than 20 percent by weight of the 5 when exposed to temperatures for a short period of time

Blattes. von 300⁰C und mehr ausgesetzt werden. GegenüberSheet. of 300 ⁰ C and more are exposed. Opposite to

Es ist bekannt, daß hoch wirkungsvolle Filtermedien den mit einem Acrylharz behandelten Materialien so berechnet sein müssen, daß sie nicht nur die nor- gewährleisten die mit Silicon behandelten Glasfasermalen Betriebsbedingungen während einer längeren papiere eine bessere Wasserbeständigkeit bei erhöhter Periode aushalten, sondern auch kürzeren Tempera- io Temperatur, sie neigen aber dazu, die Widerstandstur-, Druck- und Verschmutzungsextrembedingungen fähigkeit der Filtermedien zu verringern und dadurch widerstehen. Beispielsweise müssen bei den Abgas- ein vorzeitiges Zerreißen bei geringen Druckdifferenzen filteranlagen der Kernreaktoren äußerst wirkungs- zu verursachen. Außerdem sind weder die mit Acryllavolle Luftfilteranlagen eingesetzt werden, die so be- ten noch die mit Siliconen behandelten Filtermedien rechnet sind, daß sie die möglichen Reaktorstörungen 15 widerstandsfähig genug, um einen Angriff von veraushalten. Gewöhnlich sind die Betriebsstörungen von dünnter Flußsäure auszuhalten; dementsprechend einem Ausfall des Kühlsystems begleitet, was ein Ent- kann ein Versagen der Filter nicht ausbleiben, wenn weichen von Spaltprodukten in das Reaktorgebäude solche Bedingungen eintreten. Unglücklicherweise und durch das Abgassystem mit sich ziehen kann. eignen sich die säureresistenten Materialien nicht, weil Unter diesen Bedingungen ist es wesentlich, daß 20 sie brennbar sind und weil ihre Widerstandsfähigkeit möglichst die gesamte Menge des radioaktiven Mate- gegen Schimmel und Dampf zu gering ist. Außerdem rials aus der Luft abgefangen oder gefiltert wird, ist ihre Wirksamkeit, verglichen mit den Filtermsdien bevor die Abluft in die Atmosphäre gelangt. aus Glasfasern, wegen des großen Druckgefälles beiIt is known that highly effective filter media can use acrylic resin treated materials must be calculated in such a way that they not only guarantee the normal use of the silicone-treated fiberglass paints Operating conditions during a longer papers have better water resistance with increased Withstand periods, but also shorter temperatures, but they tend to increase the resistance, Extreme pressure and pollution ability of the filter media to reduce and thereby resist. For example, the exhaust gas must tear prematurely at low pressure differences to make filter systems of nuclear reactors extremely effective. Also, neither are the ones with acrylic full Air filter systems are used, which still accept the filter media treated with silicones are expected to be resistant enough to possible reactor malfunctions to withstand an attack. The malfunctions of dilute hydrofluoric acid are usually tolerable; accordingly accompanied by a failure of the cooling system, which can lead to a failure of the filter If fission products enter the reactor building, such conditions occur. Unfortunately and drag it through the exhaust system. the acid-resistant materials are not suitable because Under these conditions it is essential that they be combustible and because of their resilience if possible, the total amount of radioactive mate- rial against mold and steam is too small. Besides that rials from the air is trapped or filtered, their effectiveness is compared to the filter media before the exhaust air is released into the atmosphere. made of fiberglass, because of the large pressure gradient

Ähnliche Filtersysteme können ebenfalls bei der konstanter Durchflußgeschwindigkeit viel kleiner.
Verarbeitung von radioaktiven Brennstoffen eingesetzt 25 Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines nicht werden. Diese Verarbeitungsanlagen dienen zur Be- gewebten, anorganischen Filterblattes, welches sich handlung von Spaltungsmaterial, wie beispielsweise als äußerst wirksames Filtermedium besonders eignet von hochflüchtigem und äußerst giftigem Plutonium- und welches eine größere Widerstandsfähigkeit als hemafluorid, welches sehr leicht hydrolysiert und die bekannten Filterblätter gegen Druck, Feuchtigkeit Fluorwasserstoffsäure ergibt. Also muß das Filter- 30 und Säuren aufweist, welche auch nach einer Behandmedium in der Lage sein, nicht nur dem Entweichen lung bei einer Temperatur von 300⁰C oder darüber von heißer Luft und Wasserdampf sowie ungewöhn- bestehenbleibt. 1
liehen Druckanstiegen standzuhalten, sondern es muß Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, ebenfalls gegen saure Bedingungen einschließlich in daß das Bindemittel aus einem thermoplastischen einigen Fällen gegen verdünnte Flußsäure und gegen 35 aromatischen Ätherpolykondensat besteht,
lokale Überhitzungen, welche durch eingeschlossene Die Herstellung des erfindungsgemäßen Blattes radioaktive Partikeln bedingt sind, resistent sein. Wenn erfolgt vorzugsweise, indem das bindemittellose, aus nur Dampf, d. h. Gas, auf die Filteranlage gelangt anorganischen Fasern bestehende, vorgebildete Blatt und wenn die Temperatur nicht unter den Taupunkt mit einer Lösung des thermoplastischen aromatischen fällt, so geht der Dampf ungehindert durch den Luft- 40 Ätherpolykondensats behandelt wird. Anschließend filter hindurch, und alle schädlichen Materialien werden wird das Lösungsmittel aus dem so behandelten Blatt in einer hinter der Filteranlage angeordneten Absorp- entfernt, wobei das auf den Fasern niedergeschlagene tionsvorrichtung entfernt. Wenn aber die Temperatur Bindemittel auf den Fasern zurückbleibt, ohne daß des Filtermediums unter den Taupunkt fällt oder wenn die Porosität des Blattes beeinträchtigt wird. Das so Feuchtigkeit in Form von feinen Tröpfchen auf die 45 hergestellte Blatt ist in der Lage, Temperaturen von Filteroberfläche gelangt, so wird der Filter schnell 300⁰C und darüber auszuhalten, ohne daß die Widerdurchfeuchtet und ist ganz oder teilweise geblendet. Standsfähigkeit des Blattes dadurch wesentlich beein-Dies führt zu einer Störung des Filtermediums, sei es trächtigt wird.Similar filter systems can also be much smaller at the constant flow rate.
Processing of radioactive fuels used 25 The object of the invention is to create a will not. These processing systems are used for woven, inorganic filter sheets, which are particularly suitable for the treatment of cleavage material, such as highly volatile and extremely toxic plutonium and which are more resistant than hemafluoride, which hydrolyzes very easily and the known filter sheets against pressure , Moisture gives hydrofluoric acid. Thus, the filter 30 must acids and having that also after a Behandmedium able not only escape the lung at a temperature of 300 ⁰ C or above persists unusually hot air and water vapor as well. 1
borrowed pressure increases, but it must be achieved according to the invention, this object is also against acidic conditions including that the binder consists of a thermoplastic, in some cases against dilute hydrofluoric acid and against 35 aromatic ether polycondensate,
local overheating, which is caused by the enclosed radioactive particles The production of the sheet according to the invention, be resistant. If it is done preferably by the binderless, inorganic fibers consisting of only steam, i.e. gas, reaching the filter system, pre-formed sheets and if the temperature does not fall below the dew point with a solution of the thermoplastic aromatic, then the steam passes unhindered through the air. 40 ether polycondensate is treated. Then filter through it, and all harmful materials are removed, the solvent is removed from the treated sheet in an absorber arranged behind the filter system, with the device deposited on the fibers being removed. But if the temperature leaves binder on the fibers without the filter media dropping below dew point or if the porosity of the sheet is adversely affected. The moisture produced in this way in the form of fine droplets on the sheet is able to reach temperatures from the filter surface, so the filter will quickly ^{withstand 300 0} C and above without the re-moistened and is completely or partially blinded. This significantly affects the stability of the sheet. This leads to a disruption of the filter medium, whether it is contaminated.

in Form einer Verminderung der Wirksamkeit, sei Die im Zusammenhang mit der Erfindung benutztenin the form of a reduction in effectiveness, whether those used in connection with the invention

es in Form eines mechanischen Bruches, eines Zer- 50 anorganischen Produkte umschließen im wesentlichenit in the form of a mechanical fracture, a cerium, essentially enclose inorganic products

berstens oder eines Zerreißens. alle im Handel in Form von Fasern erhältlichen anor-bursting or tearing. all anor-

Gewöhnlich hängt die Geschwindigkeit, mit welcher ganischen Materialien. Beispiele für typische Materieine Störung auftritt, von der Größe und der Art der alien sind Glas, Quarz, Keramik, Asbest, Mineral-Wasserabstoßung des Filtermediums ab. Ungebundene, wolle oder passende Mischungen dieser Produkte, anorganische Filterpapiere, wie beispielsweise die 55 welche alle erfolgreich angewandt werden können, ausschließlich aus Glasfasern hergestellten Filter, Allgemein eignen sich diese Fasern zur Bildung wäßebesitzen eine geringe Formbeständigkeit in einer riger Dispersionen, welche in herkömmlichen Papierfeuchtigkeitsgeladenen Atmosphäre. Um eine ver- maschinen zu einem Blatt verarbeitet werden können, längerte wirksame Arbeitsdauer zu erzielen, ist es Die benutzten Fasern haben vorzugsweise die zur demgemäß unumgänglich, dem Glasfaserpapier eine 60 Papierherstellung erforderliche Länge, d. h., die Länge gewisse Wasserabstoßung zu verleihen, welche gleich- ist größer als 0,25 mm und kann bis zu 5 cm und darzeitig mit einer genügenden Festigkeit gegenüber über reichen. Dabei ist das Verhältnis der Länge zur Nässe verbunden ist, um seine Formbeständigkeit zu Breite größer als 20:1. Wie leicht einzusehen ist, ist behalten. Dies wird nach bekannten Verfahren erzielt, die anzuwendende Länge zum großen Teil abhängig indem man das Glasfaserfilterpapier mit einem orga- 65 von der Fähigkeit der Fasern, die erforderliche Dispernischen Kunstharzbinder, wie Polyvinylacetat, Silicon, sion zu bilden. Die Fasern werden in Form einer im Polyacrylester, behandelt, welcher gegen Feuchtigkeit wesentlichen einheitlichen Dispersion gehalten, bevor beständig ist. Unter den bisher gebräuchlichsten Bin- sie auf dem Sieb der Papiermaschiae niedergeschlagenUsually depends on the speed with which ganic materials. Examples of typical materials Disturbance occurs on the size and type of alien are glass, quartz, ceramics, asbestos, mineral-water repellency of the filter medium. Unbound, wool or suitable mixtures of these products, inorganic filter papers, such as the 55, which can all be used successfully, Filters made exclusively from glass fibers. In general, these fibers are suitable for the formation of water-owning a poor dimensional stability in a riger dispersions, which in conventional paper moisture-laden The atmosphere. In order to be able to process a machine into a sheet, To achieve a longer effective working time, it is The fibers used preferably have those for accordingly, it is imperative to give the fiberglass paper a length required for papermaking, i. i.e., the length to give a certain water repellency, which is equal to greater than 0.25 mm and can be up to 5 cm and over time with a sufficient strength against rich. Here is the ratio of length to Wetness is related to its dimensional stability to width greater than 20: 1. How easy is it to see to keep. This is achieved according to known methods, the length to be used largely depends by placing the glass fiber filter paper with an orga- 65 of the ability of the fibers to disperse the required niches Resin binders, such as polyvinyl acetate, silicone, to form sion. The fibers are in the form of an im Polyacrylic ester, which is kept substantially uniform dispersion against moisture before is constant. Among the most commonly used bindings to date, they are deposited on the sieve of the paper machine

werden. Die einheitliche Dispersion der Fasern ist er- trächtigt wird. Das gesättigte Blatt wird dann nach forderlich, um eine möglichst willkürliche Orientierung einer bekannten Methode getrocknet, um das Lösungsder Fasern zu erzielen. mittel auszutreiben. Das Bindemittel bleibt zurück Der Durchmesser der Fasern kann in relativ weiten und überzieht die Fasern. Das Bindemittel bildet auf Grenzen variieren. Soll aber das herzustellende Blatt 5 den einzelnen Fasern einen ununterbrochenen Film als äußerst wirkungsvolles Luftfiltermedium eingesetzt und verursacht dadurch die gewünschte Widerstandswerden, so wird es allgemein vorgezogen, nur solche fähigkeit gegen Feuchtigkeit sowie die ausgezeichnete Fasern einzusetzen, die einen Durchmesser aufweisen, Säurebeständigkeit, ohne die Porosität des Blattes der wesentlich unter 10 Mikron liegt und vorzugsweise nachteilig zu beeinflussen. Die so erhaltenen Blätter sogar kleiner als 5 Mikron ist. In einer bevorzugten io enthalten weniger als 20 Gewichtsprozent Bindemittel, Ausführungsform hat der größte Teil der Fasern einen vorzugsweise zwischen 2 und 8 Gewichtsprozent.
Durchmesser zwischen 0,05 und 4,0 Mikron; Vorzugs- Das benutzte Bindemittel ist ein hochmolekulares, weise bilden solche Fasern sogar 80 °/o und mehr des thermoplastisches, aromatisches Äther-Polykondensat, Filterblattes. In einer weiteren bevorzugten Aus- welches als Reaktionsprodukt einer in Gegenwart führungsform können etwa 80 Gewichtsprozent der 15 eines granulierten komplexen Metallkatalysators aus-Fasern aus Glas bestehen und einen mittleren Durch- geführten oxydativen Polymerisation erhalten wird, messer von weniger als 5 Mikron aufweisen und etwa In diesem besonderen Fall ist das Bindemittel ein orga-20 Gewichtsprozent der Fasern Verstärkungsfasern nisches Polyoxid des Polyphenylenäther-Typs. Solche mit einem Durchmesser von mehr als 9 Mikron sein. Produkte werden zweckmißigerwaise durch oxydative Die Verstärkungsfasern können aus Asbest, Teflon, 20 Polymerisation von substituierten Phenolen hergestellt Polyäthylen oder anderen geeigneten Fasern bestehen. und weisen physikalische und chemische Eigenschaften Die Blätter werden nach bekannten Papierher- auf, welche sie als Bindemittel für äußerst wirksame stellungsverfahren erzeugt und stellen vorzugsweise Luftfiltermedien besonders vorteilhaft erschsinen lasbindemittellose, nicht gewebte Vliese dar, in welchen sen. Die Bindemittel werden durch wäßerige Medien der Zusammenhalt der Blätter ausschließlich durch die 25 nicht angegriffen und weisen sowohl gegenüber wäßephysikalischen Wechselwirkungen der einzelnen auf rigen Chemikalien als auch gegenüber Dampf eine dem Sieb der Papiermaschine niedergeschlagenen hervorragende Widerstandsfähigkeit auf. Daneben Fasern vermittelt wird. Zu diesem Zweck werden die besitzen die Materialien des Polyphenylenäther-Typs Fasern vermischt und in einem wäßerigen Medium mit eine chemische Reaktionsträgkeit, welche mit dereiner geeigneten Mischvorrichtung dispergiert. Die 3<> jenigen der Fluorkohlenstoffe verglichen werden kann, so erhaltene Mischung, welche im Falle von Glasfasern Sie sind in der Lage, unter korrodierenden Hochtemvorzugsweise einen sauren pH von 2 bis 4 aufweist, peraturbedingungen wirksam zu arbeiten, wobei der wird daraufhin in den Auf lauf behälter der Papier- Kunststoff durch starke und schwache Säuren und maschine geleitet, wo sie noch weiter verdünnt wird, Basen über einen ausgedehnten Temperaturbereich bevor sie auf das kontinuierliche Sieb, wie z. B. das 35 sozusagen nicht angegriffen wird.
Fourdrinier-Sieb, gelangt. Es soll noch darauf hinge- Gemische Polyphenylenäther können ebenfalls als wiesen werden, daß ebenfalls geringere Mengen orga- Bindemittel für die vorliegende Erfindung Verwendung nischer Mikrofasern und/oder bekannter organischer finden, wenn sie die erforderliche Widerstandsfähigkeit Bindemittel am nassen Ende der Papiermaschine züge- gegen erhöhte Temperatur und Säuren aufweisen, setzt werden können, obschon gemäß dem bevorzugten 4° Trotzdem werden gegenwärtig Polymere von ortho-Verfahren in einer ersten Stufe zuerst absolut binde- substituierten Phenolen vorgezogen; zu diesem zählt mittellose Blätter hergestellt werden. Es können prin- das Polyxylenol, welches durch Polymerisation von zipiell alle handelsüblichen Papiermaschinen, wie bei- 2,6-Dimothylphonol erhalten wird und von der Genespielsweise die normale Fourdrinier-Maschine oder die ral Electric Co., Polymer Products Section, Pittsfield, Rundzylindermaschine, eingesetzt werden. Wenn aber 45 Massachusetts, als lichtdurchlässige oder als transmit sehr verdünntem Faserstoff gearbeitet wird, so ist es parente Qualität unter dem Handelsnamen »PPO« auf vorzuziehen, das in dem am 23. Juni 1936 von F. H. den Markt gebracht wird.will. The uniform dispersion of the fibers is enhanced. The saturated sheet is then dried as necessary to orientate the fibers as arbitrarily as possible by a known method to achieve the dissolution of the fibers. means to drive out. The binder remains behind. The diameter of the fibers can be relatively wide and covers the fibers. The binder forms on limits vary. However, if the sheet 5 to be produced is to use an uninterrupted film of the individual fibers as an extremely effective air filter medium and thereby cause the desired resistance, it is generally preferred to use only such ability against moisture and the excellent fibers that have a diameter, acid resistance, without the Porosity of the sheet which is substantially below 10 microns and preferably to be adversely affected. The resulting sheets are even smaller than 5 microns. In a preferred embodiment, they contain less than 20 percent by weight of binder, the majority of the fibers preferably have between 2 and 8 percent by weight.
Diameter between 0.05 and 4.0 microns; The binder used is a high molecular weight, such fibers form even 80% and more of the thermoplastic, aromatic ether-polycondensate, filter sheet. In a further preferred embodiment, which as a reaction product of a guide form in the presence, about 80 percent by weight of a granulated complex metal catalyst can consist of fibers of glass and an average oxidative polymerization carried out is obtained, have a diameter of less than 5 microns and about In In this particular case, the binder is an organic 20 percent by weight of the fibers, reinforcing fibers, polyoxide of the polyphenylene ether type. Be those greater than 9 microns in diameter. Products are expediently orphaned by oxidative The reinforcing fibers can consist of asbestos, Teflon, 20 polymerisation of substituted phenols, polyethylene or other suitable fibers. and have physical and chemical properties. The sheets are made according to known papermaking, which they are produced as binders for extremely effective positioning processes and are preferably air filter media particularly advantageous. The binders are not attacked by aqueous media, the cohesion of the sheets exclusively by the 25 and have an excellent resistance to the physical interactions of the individual chemicals on the water and to steam, which is reflected in the wire of the paper machine. In addition fibers is conveyed. To this end, the materials of the polyphenylene ether type fibers are mixed and mixed in an aqueous medium with a chemical inertness which disperses with that of a suitable mixing device. The 3 <> those of the fluorocarbons can be compared to the mixture obtained, which in the case of glass fibers they are able to work effectively under corrosive high temperatures, preferably having an acidic pH of 2 to 4, temperature conditions, which is then in the on The paper-plastic barrel is passed through strong and weak acids and machinery, where it is further diluted, bases over an extended temperature range before being put on the continuous screen, such as B. the 35 is not attacked, so to speak.
Fourdrinier sieve. Mixtures of polyphenylene ethers can also be pointed out as that lower amounts of organic binders can also be used for the present invention using microfibers and / or known organic ones if they increase the required resistance of binders at the wet end of the paper machine Temperature and acids, can be set, although according to the preferred 4 ° Nonetheless, polymers are currently preferred by ortho processes in a first stage first absolutely bond-substituted phenols; This includes penniless leaves are produced. It can prin- the Polyxylenol, which is obtained by polymerization of all commercially available paper machines, such as 2,6-Dimothylphonol and from the genes for example the normal Fourdrinier machine or the ral Electric Co., Polymer Products Section, Pittsfield, round cylinder machine, can be used. But if 45 Massachusetts is worked as light-permeable or as transmit very thinned fiber, then it is preferable to parente quality under the trade name "PPO", which is brought onto the market on June 23, 1936 by FH.

O s b ο r η e hinterlegten USA.-Patent 2 045 095 be- Wie bereits oben erwähnt, wird das Polyphenylenschriebene, geneigte Sieb zu verwenden. Die aus dem äther-Bindemittel vorzugsweise in Form einer ver-Auflaufkasten fließenden Fasern werden auf dem Sieb 5° dünnten organischen Lösung benutzt. Das Kunstharz in Form eines ungeordneten, dreidimensionalen, ver- ist löslich in halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie filzten Vlieses aufgefangen, wobei das wäßerige Disper- beispielsweise Chloroform, sym-Tetra-chloräthylen, sionsmittel schnell durch das Sieb hindurchfließt und Dichloroäthylen und in aromatischen Lösungsmitteln, abgezogen wird. Trotz des allgemein ungeordneten wie beispielsweise Pyridin, Nitrobenzol oder Toluol. Zustandes der Fasern im entstandenen Blatt kann eine 55 In Lösung können Bindemittelkonzentrationen beleichte Orientierung in der Richtung der Maschine nutzt werden, die 4 bis 5 Gewichtsprozent erreichen, festgestellt werden. es ist aber allgemein vorzuziehen, nur solche Lösungen Nach dem Trocknen wird das fertige bindemittellose, einzusetzen, welche 1,0 bis 2,5 Gewichtsprozent Polyanorganische Blatt mit einer geringen Menge des phenylenäther enthalten. Die jeweilige Konzentration thermoplastischen aromatischen Äther-Polykondensats 60 hängt von der Art und Weise ab, wie das Bindemittel behandelt. Dieses Bindemittel wird in Form einer ver- auf das vorgefertigte anorganische Blatt aufgetragen dünnten organischen Lösung benutzt, welche durch werden soll. Beispielsweise ist eine Konzentration von das organische Blatt hindurchdringt und es tränkt und 1,5 bis 2,0 °/o vollkommen ausreichend, wenn auf dem sättigt, so daß die einzelnen Fasern vollständig mit Blatt durch Eintauchen in die Lösung eine PoIyeinem dünnen Film der Lösung des Bindemittels über- 65 phenylenäther Konzentration erzeugt werden soll, die zogen werden. Die Lösung weist eine schwache Vis- 4 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das fertige kosität auf, so daß eine schnelle Durchdringung des Endprodukt, betragen soll.
Blattes ermöglicht wird, ohne daß die Porosität beein- i Das so hergestellte Blatt ist dadurch gekennzeichnet,As already mentioned above, the polyphenylene-written, inclined sieve is to be used. The fibers flowing out of the ether-binding agent, preferably in the form of a headbox, are used on the sieve 5 ° thin organic solution. The synthetic resin in the form of a disordered, three-dimensional, is soluble in halogenated hydrocarbons, caught like felted fleece, whereby the aqueous dispersant, for example chloroform, sym-tetra-chloroethylene, flows quickly through the sieve and dichloroethylene and aromatic solvents are removed will. Despite the generally disordered such as pyridine, nitrobenzene or toluene. The state of the fibers in the resulting sheet can be determined to be oriented in the direction of the machine, which can reach 4 to 5 percent by weight. In solution, binder concentrations can be used. However, it is generally preferable to use only those solutions. After drying, the finished, binderless solution will contain 1.0 to 2.5 percent by weight of polyinorganic sheets with a small amount of phenylene ether. The particular concentration of thermoplastic aromatic ether polycondensate 60 depends on the manner in which the binder is treated. This binding agent is used in the form of an organic solution which is applied to the prefabricated inorganic sheet and which is to be passed through. For example, a concentration of the organic leaf permeates and soaks it and 1.5 to 2.0% when saturated is perfectly sufficient so that the individual fibers are completely covered with the leaf by immersion in the solution to form a polya thin film of the solution of the binder over- 65 phenylene ether concentration is to be generated, which are attracted. The solution has a weak viscosity of 4 to 5 percent by weight, based on the finished viscosity, so that rapid penetration of the end product should be.
Sheet is made possible without affecting the porosity i The sheet produced in this way is characterized by

daß es erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden kann, ohne daß ein merklicher Verlust seiner Widerstandseigenschaften zu verzeichnen wäre. Das gemäß vorliegender Erfindung hergestellte Papier besitzt eine durchschnittliche trockene Zugbruchfestigkeit von minimal 0,445 kg/cm in der Richtung der Papiermaschine und solche von 0,357 kg/cm in der Querrichtung (TAPPI-Norm 404-os-61), diese Werte gelten sowohl für ein Muster vor und nach einer kurzen Temperaturbehandlung bei 300° C. Was die Wasserabstoßung anbelangt, so neigen die Papiere dazu eine hydrostatische Kolonne von wesentlich über 25 cm auszuhalten, ohne daß eine Durchdringung festgestellt worden wäre. Die Papiere werden nicht merklich durch eine 2°/₀ige Fluorwasserstoffsäurelösung geschwächt, der sie während einer Periode von 24 Stunden ausgesetzt sind. Um die Beständigkeit gegen Flußsäure zu erproben, wird ein kleines, viereckiges Stück Papier während einer gegebenen Zeit auf einer 2%igen Fluorwasserstoffsäurelösung schwimmen gelassen. Nach dieser Behandlung wird das Teststück visuell bewertet.that it can be exposed to elevated temperatures without any appreciable loss of its resistance properties. The paper produced according to the present invention has an average dry tensile strength of a minimum of 0.445 kg / cm in the direction of the paper machine and of 0.357 kg / cm in the transverse direction (TAPPI standard 404-os-61), these values apply to both a sample before and after a brief heat treatment at 300 ° C. As far as water repellency is concerned, the papers tend to withstand a hydrostatic column of significantly more than 25 cm without penetration being detected. The papers are not significantly weakened by a 2 ° / ₀ strength hydrofluoric acid solution to which they are exposed during a period of 24 hours. To test the resistance to hydrofluoric acid, a small, square piece of paper is floated on a 2% hydrofluoric acid solution for a given time. After this treatment, the test piece is visually evaluated.

Die bevorzugten anorganischen Filterpapiere der vorliegenden Erfindung besitzen ein Gewicht von 16 bis 34 kg pro Ries. Es bleibt aber zu bemerken, daß das Gewicht des Papieres durch die beabsichtigten Verwendungen in engeren Grenzen festgesetzt wird; daher erscheint es nicht zweckmäßig, die Erfindung auf einen bestimmten Gewichtsbereich zu begrenzen.The preferred inorganic filter papers of the present invention weigh 16% up to 34 kg per ream. It remains to be noted, however, that the weight of the paper by the intended Uses are set within narrower limits; therefore it does not appear expedient to the invention to limit it to a certain weight range.

Die erfindungsgemäßen Papiere haben sich als äußerst wirksam zum Filtern von Luft herausgestellt. Aus diesem Grunde finden sie eine große Anwendung in Luftzirkulations- und Abgassystemen für Kornreaktoren, als Filtermedien in Vorarbeitungsanlagen für Reaktorbrennstoffe und in Filteranlagen für staubfreie Räume. Außerdem bewirkt die große Lebensdauer der Papiere in sauren und alkalischen Medien, daß sie bei allen Anwendungen, wo solche Bedingungen vorliegen, zu bevorzugen sind. Beispielsweise können diese Papiere als Trennwände in Filterpatronen und in Brennstoffzellen benutzt werden.The papers of the present invention have been found to be extremely effective for filtering air. Because of this, they are widely used in air circulation and exhaust systems for grain reactors, as filter media in preparatory systems for reactor fuels and in filter systems for dust-free Spaces. In addition, the long service life of the papers in acidic and alkaline media that they are to be preferred in all applications where such conditions exist. For example these papers can be used as partitions in filter cartridges and in fuel cells.

Die nachfolgenden Beispiele sollen dazu dienen, die Erfindung besser zu veranschaulichen.The following examples are intended to better illustrate the invention.

Example I.

Papier mit einem Gewicht von 22,68 kg pro Ries aus Glas-Mikrofasern wurde auf einer Papiermaschine hergestellt. Die Faseraufschlämmung bestand aus 6O°/o Qualität AAA Glas-Mikrofasern (Durchmesser 0,5 bis 0,75 μ), 35% Qualität A Glas-Mikrofasern (Durchmesser 1,6 bis 2,6 μ) und 5% Glasstäbchen mit einem Durchmesser von 9 Mikron. Das so erhaltene nicht gebundene Glaspapier wurde getrocknet und anschließend mit einer 2%igen Lösung von Polyxylenol (Qualität 531-801-»PPO« der General Electric Co) in Toluol gesättigt. Nach dem Trocknen auf einem klassischen Trommeltrockner zeigte das getrocknete Papier eine Frazier-Porosität von 1,31 m³/mm pro m² bei einem differenziellen Wasserdruck von 1,25 cm, ein Gewicht von 22,72 kg pro Ries, eine Wasserabstoßung von über 91,4 cm gemäß der Methode No 603,1 der MIL-Norm 282, eine Zugfestigkeit in transversaler Richtung von 0,678 kg/cm und eine Dehnung in tranversaler Richtung von 1,45 ⁰I₀. Verschiedene Muster des hergestellten Papiers wurden anschließend während 10 Minuten in einem Muffelofen auf eine Temperatur von 300 und 400⁰C erhitzt. Die Zugfestigkeiten nach der Hitzebehandlung waren 0,765 und 0,534 kg/cm. Es stellt sich also klar heraus, daß das erfindungsgemäße Papier in der Lage ist, Temperaturen von 300° C und darüber ohne wesentlichen Abbau der Festigkeit auszuhalten. Dies ist besonders bedeutsam, wenn man bedenkt, daß das Bindemittel bereits bei einer tieferen Temperatur schmilzt.Glass microfiber paper weighing 22.68 kg per ream was made on a paper machine. The fiber slurry consisted of 60% quality AAA glass microfibers (diameter 0.5-0.75μ), 35% quality A glass microfibers (diameter 1.6-2.6μ), and 5% diameter glass rods of 9 microns. The unbonded glass paper obtained in this way was dried and then saturated with a 2% strength solution of polyxylenol (quality 531-801- "PPO" from General Electric Co) in toluene. After drying on a classic drum dryer, the dried paper showed a Frazier porosity of 1.31 m ³ / mm per m ² with a differential water pressure of 1.25 cm, a weight of 22.72 kg per ream, a water repellency of over 91.4 cm according to method No. 603.1 of MIL standard 282, a tensile strength in the transverse direction of 0.678 kg / cm and an elongation in the transverse direction of 1.45 ⁰ I ₀ . Various samples of the paper produced were then heated ^{to a temperature of 300 and 400 ° C. in a muffle furnace for 10 minutes.} The tensile strengths after the heat treatment were 0.765 and 0.534 kg / cm. It is therefore clear that the paper according to the invention is able to withstand temperatures of 300 ° C. and above without any significant reduction in strength. This is particularly important when you consider that the binder already melts at a lower temperature.

Example II

Dieses Beispiel veranschaulicht die verbesserten Eigenschaften von nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung hergestellten Filterpapieren gegenüber den mit einem Akrylatbinder behandelten Papieren, welche bisher als sehr wirksame Luftfilter eine große Verwendung gefunden haben.
Es wurden Papiere mit derselben Ausgangsmischung aus Glasfasern hergestellt wie im Beispiel I. Diese Papiere wurden mit verschiedenen Bindemitteln behandelt und deren physikalische Eigenschaften verglichen. Das erste so hergestellte Papier wurde mit einem Polyäthylakrylatbindemittel behandelt, und das zweite Papier wurde mit Polyphenylenoxyd (Qualität 631-111 »PPO«) gesättigt. Die Eigenschaften der beiden Papiere sind in Tabelle I gegenübergestellt.This example illustrates the improved properties of filter papers made according to the findings of the present invention compared to papers treated with an acrylate binder, which have so far been widely used as very effective air filters.
Papers were produced with the same starting mixture of glass fibers as in Example I. These papers were treated with different binders and their physical properties were compared. The first paper produced in this way was treated with a polyethylene acrylate binder, and the second paper was saturated with polyphenylene oxide (quality 631-111 "PPO"). The properties of the two papers are compared in Table I.

Aus dieser Tabelle geht klar hervor, daß das mit Polyphenylenoxyd behandelte Papier nicht nur eine 300°C überschreitende Temperaturbehandlung ohne Schädigung aushält, sondern zusätzlich noch einen besseren Widerstand gegen Säuren und gegen Zerbersten aufweist.From this table it is clear that the polyphenylene oxide treated paper is not just one Withstands temperature treatment exceeding 300 ° C without damage, but also one has better resistance to acids and to bursting.

Example III

Dieses Beispiel veranschaulicht die äußerst vorteilhaften Resultate, welche mit anderen anorganischen Fasern als Glas erzielt wurden. Versuchsblätter wurden aus wärmestabilisierten Quarzfasern hergestellt, welche einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,5 bis 0,75 Mikron aufweisen. Die Herstellung erfolgte nach der im Beispiel I veranschaulichten Methode. Diese Versuchsblätter wurden mit verdünnten Lösungen der in Tabelle II aufgeführten Kunstharze gesättigt, und die Eigenschaften der erhaltenen Blätter wurden untersucht. This example illustrates the extremely beneficial results obtained with other inorganic Fibers than glass were obtained. Test sheets were made from heat-stabilized quartz fibers, which have an average diameter of 0.5 to 0.75 microns. The production took place after the method illustrated in Example I. These test sheets were with dilute solutions of the synthetic resins listed in Table II were saturated, and the properties of the sheets obtained were examined.

Table I.

Gewicht (kg/Ries) Weight (kg / ream)

Dicke (cm) Thickness (cm)

Scheinbare Dichte (g/ml) Apparent density (g / ml)

DOP Durchdringung in % bei 320 cm/Min DOP penetration in% at 320 cm / min

Druckunterschied in mm Wassersäule bei 855 cm/Min Frazier-Porosität (m³/Min pro m²) Pressure difference in mm of water column at 855 cm / min Frazier porosity (m ³ / min per m ² )

Bindemittelbinder PolyäthylakrylatPolyethyl acrylate j Polyphenylenätherj polyphenylene ether 26,326.3 0,04160.0416 0,2360.236 0,0180.018 9696 1,171.17 24,624.6 0,04500.0450 0,2050.205 0,0100.010 9494 1,151.15

Tabelle I (Fortsetzung)Table I (continued)

Bindemittel Polyäthylakrylat PolyphenylenätherPolyethylene acrylate binder, polyphenylene ether

Trockene Zugfestigkeit (kg/cm) bei 21⁰CDry tensile strength (kg / cm) at 21 ^° C

Richtung der Maschine Direction of the machine

Querrichtung Transverse direction

Trockene Zugfestigkeit (kg/cm) nach 10 Minuten
bei 300⁰C /Dry tensile strength (kg / cm) after 10 minutes
at 300 ⁰ C /

Richtung der Maschine Direction of the machine

Querrichtung V Transverse direction V

Trockene Dehnung in °/₀ bei 21⁰C > .Dry elongation in ° / ₀ at 21 ⁰ C>.

Richtung der Maschine Direction of the machine

Querrichtung Transverse direction

Gehalt in % an Bindemittel' Content in% of binding agent '

Zerplatzen in der Luft (cm Wassersäule) ₍ Bursting in the air (cm water column) ₍

Trocknen dry

Mit Dampf behandelt Treated with steam

Naß . Wet .

Widerstand gegen eine 2°/_oige Fluorwasserstoffsäure
Wasserabstoßung (cm) Resistance to 2 ° / _o strength hydrofluoric acid
Water repellency (cm)

0,943
0,4630.943
0.463

0,285
0,1780.285
0.178

1,3
1,81.3
1.8

4,44.4

91,5
■50,7
71,191.5
■ 50.7
71.1

schwach
größer als 76 cmweak
larger than 76 cm

1,975 0,8001.975 0.800

1,762 0,8101.762 0.810

1,1 1,01.1 1.0

4,24.2

>100 71,1 81,2> 100 71.1 81.2

ausgezeichnet größer als 76 cmexcellently taller than 76 cm

Table II

ohnewithout

Bindemittel
Polyphenylenätherbinder
Polyphenylene ether

Poly-n-butylakrylatPoly-n-butyl acrylate

Gewicht kg/Ries) Weight kg / ream)

DOP Durchdringung in % bei 320 cm/Min DOP penetration in% at 320 cm / min

Druckunterschied in mm Wassersäule bei 320 cm/MinPressure difference in mm of water column at 320 cm / min

Durchschnittliche Zugfestigkeit (kg/cm) Average tensile strength (kg / cm)

Durchschnittliche Trockene Dehnung in °/₀ Average dry elongation in ° / ₀

Wasserabstoßung (cm) Water repellency (cm)

Zerplatzen in der Luft (cm Wassersäule)Bursting in the air (cm water column)

Trocken Dry

Mit Dampf behandelt Treated with steam

Widerstand gegen eine 2%ige Fluorwasserstoffsäure 22,5 ± 1Resistance to 2% hydrofluoric acid 22.5 ± 1

0,008
380.008
38

0,1530.153

5,25.2

22,9
20,322.9
20.3

vollständig
aufgelöstCompletely
dissolved

22,5 ±122.5 ± 1

0,001
430.001
43

0,7120.712

1,1
71,01.1
71.0

53,3
50,7
nicht angegriffen53.3
50.7
not attacked

22,5 ± 1 0,00922.5 ± 1 0.009

3636

0,285 3,20.285 3.2

63,563.5

43,1 40,643.1 40.6

vollständig aufgelöstcompletely resolved

Wie man sehen kann, zeigt das mit Polyphenyloxyd behandelte Material wesentlich größere Widerstandsfähigkeiten sowohl in trockener als auch in feuchter Atmosphäre. Nach einer 48stündigen Behandlung mit verdünnter Flußsäure waren das unbehandelte Blatt und das mit Akrylat behandelte Blatt vollständig aufgelöst und hinterließen eine klare Lösung, während das mit Polyphenylen behandelte Blatt noch nicht angegriffen war, obschon es durch die Behandlung eine schwache Erweichung erfahren hatte. Außerdem zeigte das Polyphenylenoxyd keine wesentliche Abnahme der Widerstandsfähigkeit, nachdem es einem 300° C heißen Luftstrom ausgesetzt worden war.As you can see, the polyphenyl oxide treated material shows much greater resistance both in a dry and in a humid atmosphere. After 48 hours of treatment with diluted hydrofluoric acid, the untreated sheet and the sheet treated with acrylate were completely dissolved and left a clear solution, while the polyphenylene treated leaf was not yet attacked although it had been slightly softened by the treatment. Also showed The polyphenylene oxide does not have a significant decrease in resistance after it has reached a temperature of 300 ° C exposed to a stream of hot air.

Example IV

Dieses Beispiel veranschaulicht die beachtliche Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und Feuer der nach vorliegender Erfindung hergestellten Luftfilter.This example illustrates the remarkable resilience against corrosion and fire of the air filter manufactured according to the present invention.

Aus einer Fasermischungvon40 °/₀Crocidolit-Asbest, 50% Chrysotilo-Asbest und 10% Manilahanf wurde ein Versuchsblatt hergestellt. Das Blatt wurde mit einer 4%igen Polyphenylenoxydlösung (Qualität 531-801 »PPO« der General Electric CO) gesättigt und wies nach erfolgter Behandlung einen Bindemittelgehalt von ungefähr 5 Gewichtsprozent auf. Das Produkt hatte ein Gewicht von 32,6 kg Ries und eine Frazier-Porosität, welche erheblich kleiner als 0,303 m³/ Min pro m² ist für ein Druckgefälle von 1,25 cm.From a Fasermischungvon40 ° / ₀ crocidolite asbestos, 50% Chrysotilo asbestos and 10% Manila hemp a test sheet was prepared. The sheet was saturated with a 4% polyphenylene oxide solution (quality 531-801 "PPO" from General Electric CO) and, after treatment, had a binder content of approximately 5 percent by weight. The product had a weight of 32.6 kg ream and a Frazier porosity which is considerably less than 0.303 m ³ / min per m ² for a pressure drop of 1.25 cm.

Die Steifheit der hrrgestellten Muster wurde gemäß der Norm AR-2,01 des Oak Bridge National Laboratory bestimmt, nachdem das Muster während 24 Stunden in Wasser getränkt wurde, dann während 2 Minuten in verschiedene saure und basische Reagentien getaucht wurde. Bei den angewandten Säuren handelt es sich um eine 10%ige Flußsäure, eine 9molare Schwefelsäure und eine 7,5molare Salpetersäure, während das basische Reagenz eine 50%ige Natronlauge ist. Es konnte kein wesentlicher Unterschied in der nassen Steifheit mit oder ohne der 2minutigen Behandlung mit chemischen Reagenzien festgestellt werden.The stiffness of the samples presented was measured according to Oak Bridge National Laboratory standard AR-2.01 determined after the sample was soaked in water for 24 hours, then for 2 minutes was immersed in various acidic and basic reagents. The acids used are a 10% hydrofluoric acid, a 9 molar sulfuric acid and a 7.5 molar nitric acid, while the basic reagent is a 50% sodium hydroxide solution. There couldn't be a substantial difference in the wet Stiffness can be determined with or without the 2 minute chemical reagent treatment.

Die Muster der Blätter wurden in eine offene Flamme gehalten und dann herausgezogen. Das zu untersuchende Produkt brannte nicht in der Flamme, selbst wenn eine geringe Zunahme der Ausdehnung der Flamme festgestellt werden konnte, außer dem mit Schwefelsäure behandelten Material. Nachdem das Material aus derThe specimens of the leaves were held in an open flame and then pulled out. The one to be examined Product did not burn in the flame even when a small increase in flame expansion was observed except for the material treated with sulfuric acid. After the material from the

109 523/332109 523/332

Flamme zurückgezogen wurde, loschen alle Blätter von selbst aus.When the flame is withdrawn, all the leaves will erase on their own.

Die vorgenannten Ergebnisse kennzeichnen die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Filterblätter, besonders wenn man in Betracht zieht, daß die bisher benutzten Materialien nur eine schwache Beständigkeit gegenüber Korrosion, Feuchtigkeit und Verbrennen aufwiesen.The aforementioned results characterize the advantageous properties of the filter sheets according to the invention, especially when you consider that the materials used so far are only a weak one Exhibited resistance to corrosion, moisture and burning.

Claims

Patent claims:

1. Sheet, in particular filter sheet, essentially made of inorganic, disordered three-dimensional entangled fibers and an organic binder covering the fibers in an amount of less than 20 percent by weight of the sheet, characterized in that the binder consists of a thermoplastic aromatic ether polycondensate.

2. Sheet according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of binder is between 2 and 8 percent by weight of the sheet.

3. Sheet according to any one of the preceding claims, characterized in that the binder consists of a polyphenylene ether condensate.

4. Sheet according to claim 7, characterized in that the binder made of Polyxylenol in one Amount is between 3 and 5 percent by weight of the sheet.

5. Sheet according to claim 1, characterized in that most of the fibers have a diameter is between 0.05 and 4 microns.

6. Sheet according to claim 1 or 2, characterized in that the fibers are made of glass.

7. Sheet according to any one of the preceding claims, characterized in that about 80 percent by weight The fibers are made of glass and have an average diameter of less than 5 microns and that about 20 percent by weight of the fibers are reinforcing fibers and have a diameter greater than 9 microns.

8. Sheet according to claim 1, characterized in that the majority of the fibers consist of asbestos consists.